不同重力场环境中水滴粒子的形状会偏离球形，为了研究水滴粒子非球形化程度对其光学特性的影响，本文计算了不同方向取向下，等体积不同纵横比水滴粒子在 3.0～5.0.m波段的光学特性。研究发现虽然不同纵横比水滴粒子的光学特性在 3.0～5.0.m波段的变化趋势相似，但具体数值仍然明显依赖于水滴粒子的空间取向和偏离球形程度。总体而言，水滴粒子的吸收截面只在方位角.较小和波长较短时随其纵横比显著变化；而散射截面、不对称因子和散射相函数则在任意方位角和波长下都对水滴粒子的纵横比有较明显的依赖。因此，由于光学特性对水滴粒子的纵横比有较强的依赖性，由水滴粒子所组成的水雾的辐射传输特性会强烈依赖于水滴粒子的形状。

利用离散偶极子近似法研究了旋转椭球体沙尘气溶胶粒子在尺度参数变化范围为0.1～23时(波长0.55 μm对应有效半径为0.01～2 μm)的光学特性,并通过分析比较不同取向数下光学特性的差别,研究取向数对非球形沙尘粒子光学特性的影响。对单分散系,较少的取向数使旋转椭球体沙尘气溶胶粒子的各光学参量对于取向的选取敏感,但随着取向数的增多,沙尘粒子的各光学量逐步趋于一致。对多分散系,受粒子谱分布积分效果的影响,旋转椭球体沙尘气溶胶粒子对取向的敏感度,相比单分散系要稍低一些。粒子的非球形程度对获得随机取向光学特性取向数的选取也有影响,粒子非球形特征越明显,获得随机取向光学特性所需要的取向数越多。以多分散的旋转椭球体沙尘粒子为例,要获得随机取向沙尘粒子的消光效率因子、单次散射反照率和不对称因子(相对偏差在1%以内),轴半径比为16的非球形程度所需的取向数超过500,而轴半径比为2的非球形程度所需的取向数则仅超过100。

利用离散偶极子近似法分析了一种随机取向旋转椭球体沙尘气溶胶粒子模型在尺度参数变化范围为0.1～23时(波长0.55 μm对应有效半径为0.01～2 μm)的光学特性,研究了沙尘粒子非球形性程度对其光学特性的影响,并考察了非球形粒子的随机取向能否用等体积球体来代替。就随机取向单分散和多分散旋转椭球体沙尘气溶胶而言,粒子非球形特征越明显,消光效率因子、不对称因子和单次散射反照率基本上偏离其等体积球体越大;对于相同的非球形,不对称因子偏离其等体积球体的相对偏差要比消光效率因子和单次散射反照率要大。非球形粒子的随机取向并不能使其光学特性严格等效为其等体积球体的光学特性。如果粒子形状偏离球体较小,则非球形粒子的随机取向的平均效果能使其消光效率因子、不对称因子和单次散射反照率近似用等体积球体的对应光学参量来等效;而如果粒子形状偏离球形较大,仅有单次散射反照率可以近似用等体积球体的单次散射反照率来等效,例如,轴半径比为16的旋转椭球体沙尘粒子的单次散射反照率偏离其等体积球体仅在3%以内。

利用离散偶极子近似法研究了旋转椭球体沙尘气溶胶粒子模型在尺度参数变化范围为0.1~23时(波长0.55 μm对应有效半径为0.01~2 μm)的线退偏比特性。通过分析比较不同轴半径比时线退偏比特性的差别，研究了粒子非球形性程度对单分散和多分散沙尘气溶胶粒子退偏比特性的影响。对单分散系，旋转椭球体沙尘气溶胶的线退偏比在瑞利散射区和米散射区随散射角的变化有不同的分布特征；在瑞利散射区，散射角分别为0°和180°的前后向散射方向，线退偏比较小，其值在1%的量级，而在散射角为90°附近的侧向，线退偏比有最大值，可达100%；在米散射区，线退偏比则无明显的极值分布，但有明显的后向增强；单分散沙尘粒子明显的非球形性特征，会增加在瑞利散射区的线退偏比，但却不会明显增加米散射区的线退偏比。而对多分散系，除了出现线退偏比最大值的侧向附近(80°~100°)之外，沙尘粒子非球形性特征越明显，其线退偏比越大。